«Я к пятнадцати годам уже был готовым естественником с широкими интересами и горизонтами», — вспоминал Сергей Иванович. И в другом месте: «Несмотря на А. А. Мазинга, физиком я делался... Добивался физики «своею собственной рукой».
Идет время. Сергей все больше увлекается физикой, много думает и читает. В последнем, восьмом, классе он выступает в училище со своим первым научным докладом «Радиоактивность и строение атома». Доклад прошел с большим успехом. Его автор продемонстрировал незаурядную эрудицию и глубокое знание предмета.
По сравнению со многими своими однокашниками Сергей ушел далеко вперед. В своих воспоминаниях Сергей Иванович приводит такие строки из своего дневника 1909 года о школе: «Чужая она мне, холодная, неприятная... Бог с ними, со всеми этими неурядицами, беспорядками, учителями-лентяями, все это не так страшно, как они, ученики — безмозглые, глупые или приказчики мелкой руки». Комментируя эту запись, Вавилов замечает: «Думаю, что преувеличено все это, но большая доля правды была».
Большое впечатление на братьев произвела революция 1905 года. Как раз в это время семья переехала на Среднюю Пресню и оказалась в самой гуще событий. Дети стали свидетелями вооруженного восстания рабочих Трехгорки и его кровавого подавления.
Вот фрагменты воспоминаний самого Сергея Ивановича: «Мне четырнадцать лет, вместо понимания какое-то расплывчатое пятно. В школе игра в революционеров. Я пишу устав какого-то кружка и стряпаю, ничего не понимая, статью о социализме... Дома тоже ничего не понимают ни отец, ни мама. Пускают нас, куда хотим, на все демонстрации и митинги. Похороны Баумана. Растянулись на всю Москву... Дома сестры играли на рояле «Вы жертвою пали». Потом много раз ходил на Ваганьково на могилу Баумана... уносил с венков ленточки и цветочки... Родители заняли позицию невмешательства... Школу распустили. Начали строить баррикады... В постройке я принимал деятельное участие. Строили частично из нашего нового забора... Я вдобавок разорвал еще календарь с изображением царской семьи... Мама вышла на крыльцо, и осколок шрапнели свалился около нее. Этот осколок до сих пор хранится у меня в Ленинграде... Брата Николая чуть не убили, когда он проходил по льду пруда у Горбатого моста... Спасался бегством... Восстание кончилось, началась расправа. Помню, прятали раненых и у нас дома, и в соседних домах. Прятали брошюры и прокламации. По домам ходили с обысками... Понимал я тогда в политическом отношении очень мало... Ненавидел черносотенцев... Но мое собственное отношение было неясно. Левый, строил баррикады, рвал царские портреты, прятал прокламации, но все это было еще детской игрой... моя левизна и демократизм не переходили в политику, в ее жесткость и даже жестокость (объективную необходимость этого я всегда сознавал, но от мыслей к делу перейти не мог). Теперь это называют мягкотелостью. Из нее и проистекает моя органическая беспартийность. Революция 1905 года меня испугала. Я бросился в науку, в философию, в искусство. В таком виде и подошел к 1917 году».
Так или иначе, происшедшее оставило глубокий след в сознании братьев. Не случайно после Октябрьской революции Николай и Сергей безоговорочно встали на сторону Советской власти и самоотверженно работали на благо молодого Советского государства.
С детских лет Сергей знал великое множество стихов, с большим мастерством декламировал. Его любимыми поэтами были Пушкин, Баратынский, Тютчев, Фет, Блок, Гете. Из прозаиков выделял Достоевского. Сочинения мальчика на литературные темы приводили учителей в восторг. Сергей Иванович писал: «Вижу, что с первого класса я начал выделяться особым складом мысли и литературными способностями». В юношеском возрасте его стали занимать философские проблемы, не оставался он равнодушен и к искусству.
Подражая брату, Сергей организовал в пятом классе ученический кружок, который просуществовал до окончания училища. На его заседаниях заслушивались и обсуждались доклады о литературе, искусстве, философии, политике. Сергей не только постоянно вел заседания, но и чаще всего был основным докладчиком. Став взрослым, вспоминал: «Вывозить приходилось мне. Я писал рефераты о Толстом, Гоголе, Тютчеве, Махе, о декадентах, о самоубийствах как общественном явлении».
Большую роль в воспитании художественного вкуса Сергея сыграл преподаватель рисования и чистописания Иван Евсеевич Евсеев. Этот одинокий человек был педагогом от бога. Он очень любил своих учеников, видел смысл жизни в их воспитании. Сергей Иванович писал: «Это был редкостный человек, оказавший на меня, да и на многих, основное влияние... Таким людям надо ставить памятники... Я стал подлинным другом Ивана Евсеевича».